OMRON PLC在宁波市城市排水中水回的应用

1.引 言 
    宁波地处江南水乡，但季节性缺水、水资源空间分布不均等问题依然存在。自20世纪90年代初以来，由国务院有关部委的专家们组成的考评组提供的一系列数字表明，宁波已列入全国性的缺水城市之一。随着宁波工业经济的迅速发展和城市化水平的不断提高，城市对水的需求逐年增大，宁波迫切需要新水源来缓解缺水状况。为缓解水资源供需矛盾，坚持“开源”与“节流”并重，同时大力推进污水资源再生利用（中水）工作就显得很有必要了。
2.中水用途
    中水指城市污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水。2002年以来，国家陆续颁布了《城市污水再生利用 分类标准》、《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》、《城市污水再生利用 景观环境用水水质
标准》、《污水再生利用工程设汁规范》、《建筑中水设计规范》等技术标准，规范了污水再生利用设计工作，也为城市污水再生利用工程设计提供了依据。中水回用就是人们将经一定工艺处理后的中水，回用于对水质要求不高的农牧业灌溉、市
政园林绿化、车辆冲洗、建筑内部冲厕、景观用水及工业用水等等方面。根据宁波的实际情况中水主要用于环境用水、工业用水和城市杂用水等三类。
3.市三区中水回用现状及处理工艺
    相比较北京、大连、青岛等北方城市应用中水程度而言，我市的中水回用尚处于起步阶段，规模较小。市城市排水有限公司利用污水处理厂二级尾水经过深度处理即为中水的有利条件开展了一系列中水开发和运营工作。
    2006年，OMRON CS1 系列应用于江东北区污水处理厂中水工程（2万m3/日），由于受用地的限制，中水工程采用“混凝－过滤－紫外消毒”工艺。设计中水进水水质接近GB18918-2002一级B标准，在水泵提升后投加PAC混凝剂，使进水絮凝，产生絮状物。水流进入本工程特色构筑物－D型滤池，D型滤池是一种实用、新型、高效的滤池，采用了可编程序控制器和工业电脑（PLC+IPC）组成的实时多任务集散型控制系统，对滤池的过滤和反冲洗及恒水位实行控制。
（1）过滤控制
    笔者在滤池的相应部位安装了水位传感仪、水头损失传感器。滤池的过滤就是通过它们测出滤池的水位和水头损失，将水位值及滤后水阀门的开启度送入每一个PLC柜中安装的一块专用模块，调整模块就可以调整阀门的开启度，使滤池达到进出水平衡，从而实现恒水位、恒滤速的自动过滤。
（2）反冲洗控制
    一组滤池的反冲洗由一台公用的PLC来控制。当过滤达到过滤周期或滤池压差（水头）设定值时，滤池提出反冲洗请求，PLC根据滤池的优先秩序，组成一个请求反冲洗队列。一旦响应某格滤池的请求，PLC实施反冲洗的整个过程，在一组滤板中，不允许两个滤池同时进行反冲洗，当一只滤池正在反冲洗时，其它滤池请求反冲洗的信号则存入公用的PLC中，然后再按存储秩序，对滤池依次进行反冲洗。当滤池反冲洗时，公用PLC的控制过程是：①关闭待滤水进水阀，当滤池水位下降到
洗砂排水槽顶时，关闭滤后水控制阀，打开反冲洗排水阀；②启动鼓风机，5秒钟后，打开滤池反冲洗气阀，对滤池进行1分钟气预冲；③打开反冲洗水阀，启动反冲洗水泵，进行7分钟的气水同时反冲洗；④关闭反冲洗气阀，5秒钟后，停鼓风机，打开空气隔膜阀排气，进行5分钟清水反冲漂洗后，停反冲水泵。5秒钟后，关闭水反冲洗阀，然后关闭反冲洗排水阀，打开待滤水进水阀，滤池恢复过滤。整个反冲洗过程历时约25分钟。另外，PLC还能控制滤池的开启个数，它根据滤池进水流量确定滤池的开启个数，按先停先开，先开先停的原则确定某格滤池的开、停。
3.系统应用效果
    具备传统快滤池的优点，设计滤速一般可达20～40m/h，是一般V型滤池的3～4倍。由于考虑到未设沉淀，设计流速为16m/h，间接起到部分沉淀作用。采用德安专利产品DA863纤维滤料，絮状物被滤料截留，清水流入紫外消毒池。经紫外消毒后出水达到设计标准，用于河道景观用水。考虑到此工艺是对污水中悬浮物（SS）的去除，同时去除其携带的部分有机污染物，是个物理去除过程。这个常规处理工艺对原水浊度、SS的去除效率较高，对TN、氨氮的去除效率很低，在污水厂出水处安装在线COD、NH3-N仪表，接入就近PLC站，当数值超过设计值时，PLC程序会作出相应，控制安装在管道上的阀门向管道内投加漂白粉，使出水达标。接着，在2007年，OMRON PLC CS1系列又在南区污水处理厂的中水回用工程中应用，其处理规模是1万m3/日。以南区污水厂的尾水为中水工程的进水， 进水水质设计为GB18918-2002一级B标准。进水水质标准较高，中水工程采用混凝－过滤－加氯消毒。在进水端投加PAC，在由PLC程序控制执行的四个由高到底不同线速度的搅拌器搅拌下，产生絮状物。在进水泵前端投加PAM，通过水力搅动使絮状物进一步结成絮块，通过泵送水流由下而上逆流通过高效流沙过滤器的石英层，絮块被石英砂截留，出水通过出水管流出。截留物质随砂子经砂子分离器的旋转输送到砂子收集器中，随压缩空气由上方排出，悬浮物经可调堰流出，砂子流入洗砂器中经多次特殊方式的清洗，由提砂泵输送至过滤器顶部重新回到过滤过程中，高效流沙过滤器对浊度、SS去除率很高达90％，对COD、BOD去除率在50％左右。出水进入投加氯的清水池进行消毒，出水将用于景观用水、工业用水及城市杂用水。
4.结束语
    总的说来，宁波市中水回用尚处于起步阶段，规模不大，利用范围有待拓宽。北区污水处理厂和南区污水处理厂的中水工程虽建成，但利用率不高。虽然正日益受到政府和公众的重视和关注，但总体进展缓慢。还存在诸多制约因素。下步需要切实做好在中水回用法规、中水规划等方面的工作，出台相应的优惠政策，提高水价，加大对水资源再生利用的宣传，以促进宁波中水事业蓬勃发展。
作者简介
徐志刚 就职于欧姆龙自动化（中国）集团 负责应用项目的开发。